Experiments de circulation générale avec un modèle NCAR à six couches, incluant les calculs d'orographie, de nébulosité et de température de surface

Cet article décrit la méthode d'incorporation dans le modèle de circulation globale NCAR de l'effet dynamique des montagnes, de la prédiction de la nébulosité pour les calculs de radiation, et du calcul de la température de surface du sol en utilisant une équation de bilan thermique. D'autres aspects de la physique du modèle et des schémas de différences finies sont très similaires à ceux discutés par les auteurs en 1967 et 1970. Pour la simulation du climat saisonnier, nous spécifions deux paramètres : la déclinaison du soleil et la répartition des températures de surface des océans. Puisque la prédiction de la nébulosité est paramétrée en fonction de l'humidité relative et des champs de mouvement vertical, les processus de radiation solaire et atmosphérique interagissent étroitement avec la dynamique de l'atmosphère à travers des variations dans les champs de nébulosité, de température et de vapeur d'eau. Le couplage entre la radiation et la dynamique aide à maintenir une activité baroclinique plus forte dans les latitudes moyennes. Bien qu'un cycle hydrologique soit inclus dans l'atmosphère du modèle et que la température de surface du sol soit calculée, un cycle hydrologique dans le sol n'est pas pris en compte. Au lieu de cela, il est supposé que le transport de chaleur latente du sol vers l'atmosphère et le transport de chaleur du sol en dessous de la surface sont tous deux des fonctions du transport de chaleur sensible entre le sol et l'atmosphère. Des expériences sont menées pour simuler le climat de janvier avec et sans l'orographie terrestre. Dans les deux expériences, le domaine des continents, les températures de surface des océans de janvier en moyenne et la déclinaison du soleil pour la mi-janvier restent inchangés pendant les intégrations temporelles. Le modèle a un maillage horizontal sphérique de 5° aussi bien en longitude qu'en latitude et six couches verticales à des intervalles de 3 km de hauteur. Le pas de temps est de 6 minutes et les deux expériences sont intégrées jusqu'à 80 jours à partir d'une atmosphère isothermique au repos. Les résultats des intégrations temporelles allant de 41 à 70 jours sont analysés pour diverses études diagnostiques. Des comparaisons synoptiques des deux expériences sont faites pour des variables météorologiques sélectionnées afin de discuter de l'importance relative des influences thermiques et orographiques sur les mouvements à grande échelle de l'atmosphère. Des études détaillées sont menées sur l'équilibre de l'élan, de la vapeur d'eau, de la chaleur et de l'énergie. Les expériences présentées indiquent que le modèle à six couches et maillage de 5° peut simuler avec succès un climat de janvier et que l'orographie de la Terre joue un rôle mineur par rapport à l'effet thermique de la continentalité dans la détermination des principales caractéristiques du mécanisme de transport de l'élan, de la vapeur d'eau, de la chaleur et de l'énergie en termes d'état moyen zonal. Cependant, pour les aspects régionaux de la circulation générale, les effets de l'orographie sont significatifs.